Caracterização da turbulência quântica em um gás bosônico aprisionado
Este trabalho investiga a dinâmica fora do equilíbrio de um condensado de Bose-Einstein (BEC) de 87Rb aprisionado em um potencial harmônico anisotrópico, utilizando simulações numéricas da equação de Gross-Pitaevskii tridimensional. A turbulência quântica (TQ) é gerada espontaneamente a partir do de...
| Autor: | |
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| Tipo de recurso: | tesis de maestría |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2025 |
| País: | Brasil |
| Institución: | Universidade de São Paulo (USP) |
| Repositorio: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP |
| Idioma: | portugués |
| OAI Identifier: | oai:teses.usp.br:tde-05092025-085002 |
| Acceso en línea: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-05092025-085002/ |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Bose-Einstein condensate Condensado de Bose-Einstein Quantum turbulence Quantum vortices Superfluidos Superfluids Turbulência quântica Vórtices quânticos |
| Sumario: | Este trabalho investiga a dinâmica fora do equilíbrio de um condensado de Bose-Einstein (BEC) de 87Rb aprisionado em um potencial harmônico anisotrópico, utilizando simulações numéricas da equação de Gross-Pitaevskii tridimensional. A turbulência quântica (TQ) é gerada espontaneamente a partir do decaimento de um estado inicial contendo um par de vórtices quânticos antiparalelos e duplamente carregados (n = ±2). A análise da evolução temporal foca na caracterização do estado turbulento resultante. A distribuição de momentos n(k, t) e o espectro de energia cinética incompressível Einc(k, t) são calculados, revelando o estabelecimento de leis de potência consistentes com o regime de turbulência de Vinen (Einc α k1 e n(k) α k3) em uma faixa intermediária de números de onda, apesar da limitada separação de escalas do sistema. A análise direcional de n(ki, t) demonstra uma rápida isotropização no espaço de momentos, contrastando com a anisotropia espacial persistente da armadilha. Os fluxos de energia e partículas no espaço k são computados, evidenciando uma cascata direta de partículas na região inercial e oscilações acopladas aos modos coletivos de respiração e quadrupolar do condensado. A análise de fase das oscilações de n(k, t) revela uma mudança de fase dependente de k, sugerindo uma dinâmica complexa no acoplamento entre a turbulência e os modos de baixa energia. Os resultados confirmam que o decaimento de vórtices multicarregados é um mecanismo eficaz para gerar TQ do tipo Vinen em BECs aprisionados e estabelecem que o sistema evolui para um regime cineticamente dominado (E(k) α k2n(k)) nas escalas turbulentas. |
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